人工股骨头置换术中置入不同直径假体球头的有限元分析

• 作者: 余霄 庞清江 王学斌
• 来源期刊: 中国骨伤
• 学科: 医学
• 关键词: 髋假体 关节成形术,置换 股骨头 有限元分析
• 年，卷（期）: 2020,（6）
• 所属期刊栏目: 基础研究
• 页码范围: 558-563
• 页数: 6页
• 分类号: R683
• 字数: 4785字
• 语种: 中文
• DOI: 10.12200/j.issn.1003-0034.2020.06.014

摘要

目的:针对老年股骨颈骨折行人工股骨头置换术中,借助三维有限元分析的方法,探讨置入不同直径的假体球头后的髋关节生物力学变化,观察对髋关节应力分布变化,以便选择出合适的假体球头尺寸.方法:利用薄层CT资料及人工股骨头假体相关参数建立装配有不同假体球头直径的人工股骨头置换术后髋关节有限元模型(M0:术前模型;M1:球头直径=原股骨头直径;M2:球头直径=原股骨头直径+1 mm;M3:球头直径=原股骨头直径-1 mm;M4:球头直径=原股骨头直径-2 mm),并加载关节合力及相关肌肉的负荷,模拟人缓慢行走时单足站立状态,分析不同直径假体植入后髋臼周围骨质及软骨的应力分布及变化.结果:(1)M1～M4中骨盆均出现了不同程度的应力集中,M3的骨盆Von Mises应力峰值为44.8 MPa,与术前最为接近,增量约13.4％,且M3的骨盆位移在术后4组模型中最小,为1.40 mm;其次是M1,应力峰值为47.3 MPa,增量约19.7％,骨盆位移为1.59 mm.(2)在髋臼区域,M3的Von Mises应力峰值为23.3 MPa,与术前最为接近,增量约6.3％,其次是M1,应力峰值为24.0 MPa,增量约8.1％.(3)髋臼软骨上,M1与M3的应力分布同术前相似,且M3的Von Mises应力峰值为18.5 MPa,与术前最为接近;其次是M1,应力峰值为22.5 MPa.(4)M1～M4均在人工股骨头的外上象限出现不同程度的应力集中,而在其下方表现为应力遮挡;其中M3的Von Mises应力分布较其余模型更为均匀,其峰值70.8 MPa为各组中最低,其次为M1 (80.7 MPa).结论:在行人工股骨头置换术时,建议优先使用比原股骨头直径小1 mm的假体球头,其次是与原股骨头直径相等的假体球头,来获得与置换术前的髋关节最接近的自然力学特性,降低因尺寸差异导致的并发症风险.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	王学斌	宁波大学医学院	2	0	0.0	0.0
2	庞清江		9	1	1.0	1.0
3	余霄		6	1	1.0	1.0